一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构的制作方法

1.本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及了一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构。


背景技术：

2.工业自动化机器人的迅速发展和其独特的操作灵活性已普及应用于焊接、搬运、安装、喷涂等大量重复性工作，作为工业机器人中各轴传动关节结构的设计直接影响到机器人的精度、线缆走线、承受载荷、加工装配成本等方面。
3.现有技术中，第四轴的传动机构采用伺服电机输出轴通过同步轮同步带或啮合齿轮传动谐波减速器或rv减速器，伺服电机安装于第三轴本体外侧且减速器并行于伺服电机安装于第三轴内腔，造成了第三轴本体的体积臃肿和结构设计的复杂性，增加了加工成本，使传动机构的安装与维护带来困难。同时，驱动电机安装于第三轴本体外侧远离于第四轴驱使第四轴本体转动，其传动力臂长、传动力矩大，降低了机器人第四轴的载荷能力，为了增加载荷能力不得不选用较大功率的驱动电机，使得成本不断增大。又由于谐波减速器或rv减速器采购成本高且中空通孔设计有限，仅能通过少许管线使得管线需要从外部单独走线，容易与其他物件发生干涉，给使用带来较大的风险。
4.现有技术中机器人各轴关节的机械臂均为铸造加工件，其模具成本高、精度低、铸件强度不高，给用户带来巨额的负担和运输成本。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，包括：
6.第四轴主体结构，所述第四轴主体结构为中空结构；
7.法兰盘，安装在所述第四轴主体结构前端的端部，且所述法兰盘上设置有偏心安装孔；
8.驱动电机和行星减速器，安装在所述第四轴主体结构的内部，并位于所述第四轴主体结构的前端，且所述驱动电机连接在所述行星减速器，且所述行星减速器与所述法兰盘固定连接，所述行星减速器的输出轴穿过所述偏心安装孔；
9.连接板，与所述法兰盘安装在一起；
10.行星齿轮组件，包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮安装在所述输出轴上，所述第二齿轮为内齿轮，所述第一齿轮位于所述第二齿轮内，并与所述第二齿轮啮合传动，所述第二齿轮转动安装在所述连接板内。
11.在本发明的一个实施例中，所述法兰盘为圆盘结构，且所述偏心安装孔位于所述法兰盘上偏离圆心的一侧上。
12.在本发明的一个实施例中，所述偏心安装孔为一台阶状沉孔，所述驱动电机的前侧设置有一凸起结构，所述凸起结构位于所述台阶状沉孔内。
13.在本发明的一个实施例中，所述法兰盘上还设置有一线缆通孔，所述线缆通孔位于所述偏心安装孔靠近所述法兰盘圆心的一侧。
14.在本发明的一个实施例中，所述法兰盘上还设置有一螺纹孔，所述螺纹孔沿所述法兰盘的径向设置。
15.在本发明的一个实施例中，所述螺纹孔与所述偏心安装孔连通，所述螺纹孔内安装有螺栓，所述螺栓的一端紧抵在所述行星减速器前侧的凸起结构的侧面上。
16.在本发明的一个实施例中，所述法兰盘、所述第二齿轮和所述连接板的轴线位于同一直线上。
17.在本发明的一个实施例中，所述输出轴、所述第一齿轮和所述偏心安装孔的轴线位于同一直线上。
18.在本发明的一个实施例中，所述第四轴主体结构的尾部通过一第三轴本体与第三轴结构转动连接，所述第四轴主体结构与所述第三轴本体之间通过螺栓固定安装在一起。
19.在本发明的一个实施例中，所述第二齿轮上沿周向设置有多个连接孔，通过紧固螺栓穿过所述连接孔以将所述第二齿轮与第五轴结构连接在一起。
20.本发明提出一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过使用体积较小的行星减速器代替传统使用谐波减速器或rv减速器，以及伺服电机直接连接行星减速器安装于第四轴本体前端空腔内，使得第三轴、第四轴本体结构简单化，同时也使得对设计和加工要求简单化，可使用普通成品件得简单加工方法替代传统结构中使用的铸造件，使其减少结构本体重量，增加结构强度，节省成本，安装方便。同时，既减少第四轴径向尺寸和简化第三轴的结构设计，又使制造装配方面对加工、设计要求简单化，减轻了机器人本体的重量。
21.本发明提供一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过伺服电机直接连接行星减速器输出轴上的外齿轮与连接板内的内齿轮偏心啮合传动方式直接安装于第四轴内腔的前端直接传动，传动结构简单，同样的末端输出力矩的情况下降低了对驱动电机、减速器的参数要求，节省了成本，又解决了长距离大臂传动带来力矩大的问题，极大降低了减速器的承力，使得机器人承重载荷能力也相应提高，也相应使机器人本体体积减少。
22.本发明提供一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过使用行星减速器体积小的特点和法兰盘设置的线缆通孔，便于容纳驱动电机的控制线、电源线等多组线缆穿过，解决了外部单独布线与其他物件干涉损坏的现象，结构更加紧凑，使得管线安装方便，更加安全。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明于一实施例中六轴机器人的第四轴结构的结构示意图。
25.图2为本发明于一实施例中第四轴结构的爆炸结构示意图。
26.图3为本发明于一实施例中第四轴结构的另一角度爆炸结构示意图。
27.图4为本发明于一实施例中第四轴结构中法兰盘的结构示意图。
28.图5为本发明于一实施例中连接板和行星齿轮组件结构示意图。
29.标号说明：
30.第四轴结构10；第三轴本体101；第四轴主体结构11；第一螺纹孔111；法兰盘12；沉头通孔121；偏心安装孔122；台阶面1201；螺纹通孔1221；线缆通孔123；第二螺纹孔124；驱动电机13；行星减速器1301；输出轴131；凸起结构132；连接板14；通孔141；行星齿轮组件15；第一齿轮151；第二齿轮152；连接孔1521。
具体实施方式
31.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
32.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
33.为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，具体的，请参阅图1至图5所示，所述第四轴结构10包括第四轴主体结构11、法兰盘12、驱动电机13、行星减速器1301、连接板14和行星齿轮组件15，所述法兰盘12紧固安装在所述第四轴主体结构11的端部，所述驱动电机13、行星减速器1301安装在所述第四轴主体结构11前端的内部，并与所述法兰盘12固定连接，所述连接板14固定安装在所述法兰盘12上，所述驱动电机13的电机轴与所述行星减速器1301连接，通过所述驱动电机13和所述行星减速器驱使所述行星齿轮组件15的传动作用驱动第五轴本体结构。
34.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述第四轴主体结构11为中空结构，例如所述第四轴主体结构11为中空的管状结构，所述法兰盘12安装在所述第四轴主体结构11前端的端部上，所述第四轴主体结构11前端的端面沿其周向均匀设置有多个第一螺纹孔111，且所述法兰盘12靠近周面上对应设置有多个沉头通孔121，并且通过螺栓穿过所述沉头通孔121并和所述第一螺纹孔111螺纹连接，以将所述法兰盘12与所述第四轴主体结构11固定连接在一起。
35.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述法兰盘12设置为圆盘结构，其与所述第四轴主体结构11的横截面相适应，且在所述法兰盘12上设置有偏心安装孔122，以用于安装所述行星减速器1301，并用于容纳所述行星减速器1301的输出轴131通过所述偏心安装孔122以连接行星齿轮传动组件15，从而实现传动过程，通过第四轴的传动结构安装于第四轴前端空腔内，传动结构简单，使其在同样的末端输出力矩的情况下降低了对驱动电机、减速器的参数要求，解决了现有技术中长距离大臂传动带来力矩大的问题，极大降低了减速器的承力，使得机器人承重载荷能力也相应提高。
36.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述偏心安装孔122位于所述法兰盘12偏离圆心的一侧上，即所述偏心安装孔122的圆心与所述法兰盘12的圆心之间存在一定的距离，以便于安装所述行星减速器1301，并便于所述行星减速器1301通过行星齿轮传动组件15进
行传动，且所述行星减速器1301位于所述第四轴主体结构11的内部，并和所述法兰盘12固定连接，即在本实施例中，通过使用行星减速器1301来代替传统的rv减速机，由于所述行星减速器1301的尺寸较小，使得该第四轴主体结构11相对于传统的六轴机器人中的第四轴的直径减小，也改变了传统机器人使用谐波减速器或rv减速器致使第三轴、第四轴主体结构设计的复杂性和体积的臃肿，以及装配难度。本实施例中，采用驱动电机、行星减速器安装在第四轴的内部，使第三轴本体的结构设计简单，对加工要求也简单化，可用普通成品件简单加工方法就能替代复杂的传统铸造件，减少了第三轴本体的结构重量，节省了加工成本，安装也方便。同时，第四轴有足够的内腔空间且直径大幅度减少，可根据需要减少第四轴的径向尺寸，节省了加工成本，通过简单的设计与第三轴进行紧固连接。
37.请参阅图1至图5所示，由于传统的第四轴将rv减速机安装在第三轴外侧或第三轴内，再通过长传动轴进行传动，使得传动的第四轴存在传动效率低下，且长传动轴的载荷和扭矩均会受到限制，为了克服现有技术中传动机构的不足，就需要增大驱动电机、减速器的参数配置，额外增加选购成本。本发明提供的实施例中，所述驱动电机13、行星减速器1301安装在所述第四轴主体结构11的内部，并位于所述第四轴主体结构11的前端，且所述驱动电机13与所述行星减速器1301固定安装在一起，且所述驱动电机13的电机轴与所述行星减速器1301传动连接，以驱动所述行星减速器1301的输出轴131，且所述行星减速器1301与所述法兰盘12固定连接，所述行星减速器1301的输出轴131穿过所述偏心安装孔122，即在本实施例中，通过将驱动电机13、行星减速器1301安装在第四轴主体结构11的前端，使得通过驱动电机13、行星减速器1301的输出轴131直接与偏心齿轮传动机构连接进行传动，而不用长传动轴进行传动，或不用同步带带动同步轮的传动方式通过驱动电机、行星减速器安装于第四轴本体内部并靠近第五轴一端，其结构较小，通过伺服电机直接连接行星减速器输出轴上的外齿轮与连接板内的内齿轮偏心啮合传动方式直接安装于第四轴内腔的前端，以实现短距离且直接传动，传动结构简单，通过驱动第四轴的传动机构设于第四轴内腔前端与现有技术对比，极大降低了减速器的承力，在同样的末端输出力矩时本发明对驱动第四轴的驱动电机、减速器选购参数大大降低，节省了选购成本，可用小力矩末端输出力矩达到同样的技术效果，也使得机器人承重载荷能力大幅度得到提高。由于降低了驱动电机、减速机选型的要求，使之体积变小，便于机器人第三轴、第四轴的结构优化，设计简单，使机器人本体体积都大大减少，机器人趋于轻量化方向发展。
38.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述偏心安装孔122为一台阶状沉孔，而所述行星减速器1301的前侧形成有一凸起结构132，所述凸起结构132为圆形，所述凸起结构132位于所述台阶状沉孔内，以便于所述行星减速器1301的安装及能够保证其安装的精确性。具体的，所述台阶状沉孔包括台阶面1201，所述凸起结构132的圆周面与所述台阶面1201相接触，以便于其配合安装。另外，在本实施例中，所述偏心安装孔122的四周还设置有多个螺纹通孔1221，所述行星减速器1301通过所述螺纹通孔1221与所述法兰盘12固定安装在一起，且所述凸起结构132位于所述台阶状沉孔内，使得所述法兰盘12起到对所述行星减速器1301的支撑作用，以更好的稳固所述行星减速器1301。
39.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述法兰盘12上还设置有一线缆通孔123，所述线缆通孔123位于所述偏心安装孔122靠近所述法兰盘12圆心的一侧，以便于容纳驱动电机的控制线、电源线等多组线缆通过，便于线路的走线，从而避免由于线路的走向杂乱而
引起的安全、设备维护复杂等问题，即所述线缆通孔123有利于其内部的线路走线和连接，使得线路的布置和走向更加清晰、便捷和安全。本实施例中，所述偏心安装孔用于行星减速器安装于第四轴内腔的一侧，为线缆的走线提供了布置空间，所述线缆通孔设置于法兰盘，其通孔直径大于可以任意定义，便于容纳驱动电机的控制线、电源线等多组线缆穿过，结构也更加紧凑，管线安装也较方便和运行安全，解决了传统机器人第四轴使用中空谐波减速器或rv减速器带来的穿线空间小而在外部单独布线，致使线缆与其他物件干涉损坏的现象。
40.需要说明的是，请参阅图1至图5所示，在本实施例中，为了进一步增强所述行星减速器1301的稳定性，在所述法兰盘12上还设置有第二螺纹孔124，所述第二螺纹孔124沿所述法兰盘12的径向设置，在本实施例中，所述第二螺纹孔124从所述法兰盘124的圆周面上沿径向依次贯穿所述线缆通孔123和所述偏心安装孔122的台阶面1201，以和所述偏心安装孔122连通，通过在所述第二螺纹孔124内安装有螺栓，通过拧紧所述螺栓，使得所述螺栓的一端紧抵在所述驱动电机13前侧的凸起结构132的侧面上，从而避免所述驱动电机13发生摇晃，以进一步稳固所述驱动电机13。
41.另外，请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述第四轴主体结构11的尾部通过一第三轴本体101与第三轴结构转动连接，以实现第四轴结构10和第三轴结构之间的装配，所述第四轴主体结构11与所述第三轴本体101之间通过螺栓固定安装在一起，该第四轴主体结构11和所述第三轴本体101均可以通过机加工直接制成，再通过紧固螺栓进行装配，使得该第四轴的加工成本小，安装起来更加便捷。
42.还需要说明的是，传统的第四轴结构中的rv减速机安装在第四轴结构的第三轴外侧或第三轴内，而第四轴结构的尾部又需要和第三轴进行安装，则使得其尾部安装结构复杂，安装起来十分不便，而本实施例中通过将驱动电机13、行星减速器1301安装在第四轴主体结构11的前端，其尾部通过第三轴本体101与第三轴安装在一起，且是通过紧固螺栓进行安装，在保证结构强度的同时，安装起来更加便捷，上述结构既减少第四轴径向尺寸和简化第三轴的结构设计，又使制造装配方面对加工、设计要求简单化，减轻了机器人本体的重量。
43.请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述连接板14与所述法兰盘12之间通过紧固螺栓固定安装在一起。在一些实施例中，所述连接板14的表面上沿周向同样设置有多个通孔141，在安装时，通过螺栓依次穿过所述连接板14上的通孔141以及所述法兰盘12上的沉头通孔121后，和所述第四轴主体结构11端面上的第一螺纹孔111螺纹连接，以将所述连接板14和所述法兰盘12固定安装在所述第四轴主体结构11上，该法兰盘12和所述连接板14均可以通过机加工直接制成，再通过紧固螺栓进行装配，使得该第四轴的加工成本小，安装起来更加便捷。
44.请参阅图1至图5所示，本实施例中，所述行星齿轮组件15包括第一齿轮151和第二齿轮152，所述第一齿轮151安装在所述驱动电机13的输出轴131上，所述第一齿轮151与所述输出轴131之间用过键连接传动，所述第二齿轮152为内齿轮，所述第一齿轮151位于所述第二齿轮152内，并与所述第二齿轮152偏心啮合传动，且所述第二齿轮152转动安装在所述连接板14内。
45.需要说明的是，请参阅图1至图5所示，由于所述第二齿轮152为内齿轮，当所述第
一齿轮151在其内部与所述第二齿轮152进行啮合传动时，所述第一齿轮151位于所述第二齿轮152的偏心位置上，而在本实施例中，由于在所述法兰盘12上设置的偏心安装孔122，使得所述驱动电机13的输出轴131也处于偏心状态，从而在输出轴131上安装第一齿轮151后，所述第一齿轮151能够准确且稳定与所述第二齿轮152进行啮合传动，从而保证了其传动过程的性能稳定，转动角度自由旋转。
46.在本实施例中，所述法兰盘12、所述第二齿轮152和所述连接板14的轴线位于同一直线上，且所述输出轴131、所述第一齿轮151和所述偏心安装孔122的轴线位于同一直线上，以保证其安装的精确性，从而保证其传动过程的稳定性。
47.另外，请参阅图1至图5所示，在本实施例中，所述第二齿轮152上沿周向设置有多个连接孔1521，通过紧固螺栓穿过所述连接孔1521以便于将所述第二齿轮152与第五轴结构连接在一起，从而实现第四轴和第五轴之间的装配连接，需要说明的是，在本实施例中，将驱动电机安装在第四轴主体结构的前端，使得通过电机的输出轴通过行星齿轮传动组件进行传动，使得其结构强度更好、能支持的载荷和扭矩更大、且传动效率更高。
48.即本发明通过使用体积较小的行星减速器来代替传统的rv减速机，使得该第四轴的直径可以得到有效的减少，同时改变驱动电机的位置，由传统中位于第四轴的后端改动至第四轴的前端靠近第五轴，以避免使用长传动轴进行远距离传动，从而有效的增强了其第四轴的载荷和扭矩，使其结构强度更好，传动效率和稳定性更好。
49.本发明提出一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过使用体积较小的行星减速器代替传统使用谐波减速器或rv减速器，以及伺服电机直接连接行星减速器安装于第四轴本体前端空腔内，使得第三轴、第四轴本体结构简单化，同时也使得对设计和加工要求简单化，可使用普通成品件的简单加工方法替代传统结构中使用的铸造件，使其减少结构本体重量，增加结构强度，节省成本，安装方便。同时，既减少第四轴径向尺寸和简化第三轴的结构设计，又使制造装配方面对加工、设计要求简单化，减轻了机器人本体的重量。
50.本发明提供一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过伺服电机直接连接行星减速器输出轴上的外齿轮与连接板内的内齿轮偏心啮合传动方式直接安装于第四轴内腔的前端直接传动，传动结构简单，使其在同样的末端输出力矩的情况下降低了对驱动电机、减速器的参数要求，节省了成本，又解决了长距离大臂传动带来力矩大的问题，极大降低了减速器的承力，使得机器人承重载荷能力也相应提高，也相应使机器人本体体积减少。
51.本发明提供一种应用于电阻焊机器人第四轴的传动结构，通过使用行星减速器体积小的特点和法兰盘设置的线缆通孔，便于容纳驱动电机的控制线、电源线等管线穿过，解决了外部单独布线与其他物件干涉损坏的现象，结构更加紧凑，使得管线安装方便，更加安全。
52.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
53.本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发
明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
54.因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。